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激光写入金刚石中的氮空位中心用于量子计算
提交给华威大学攻读博士学位的论文 永久 WRAP URL：http://wrap.warwick.ac.uk/177304 版权和再利用：本论文在线提供，受原始版权保护。请向下滚动查看文档本身。请参阅此项目的存储库记录以获取帮助您引用它的信息。我们的政策信息可从存储库主页获取。有关更多信息，请联系 WRAP 团队：wrap@warwick.ac.uk
天文图像中的自动卫星检测和天空位置提取
提供完整的卫星和轨道碎片普查始于高效探测这些物体并可靠地确定其轨道（空间域感知或 SDA）。荷兰皇家空军 (RNLAF) 表示需要开发一种能够为 SDA 做出贡献的系统。广域、高节奏的天文勘测监测了大部分天空，为轨道确定提供了一个有前途的平台。例如，智利的 MASCARA 仪器使用五台固定的广角摄像机以 6 秒的节奏连续监测当地夜空。在这些图像中，卫星由于其长条纹状外观而易于与其他物体区分开来。但是，为了最大限度地发挥这些丰富数据的实用性，应几乎即时提取有关卫星的信息。我们开发了一种新颖的管道，可以几乎即时自动检测卫星条纹并从天文数据中提取位置信息。我们在本文中解决的主要挑战如下：处理速度（即跟上传入的数据流）和卫星天空位置自动提取的准确性。
精确控制ZnO纳米颗粒中表面氧空位的精确控制，用于极高的丙酮传感响应
摘要：ZnO由于其高灵敏度和快速响应而对化学传感器进行了深入研究。在这里，我们提出了一种简单的方法，可以精确控制氧气空位含量，以提供商业ZnO纳米植物的丙酮感应性能的显着增强。H 2 O 2处理和热退火的组合可在ZnO纳米颗粒（NPS）上产生最佳的表面缺陷。在400的最佳工作温度下，在0.125 m H 2 O 2中，在0.125 m H 2 O 2中获得了〜27,562的最高响应，在400的最佳工作温度下，基于金属氧化物半管子（MOSS）的各种丙酮传感器中，在各种丙酮传感器中，该ZnO NP的最高响应。此外，第一原理的计算表明，在H 2 O 2处理的ZnO NP的表面上形成的预称o可以提供有利的吸附能，尤其是对于丙酮检测，由于丙酮分子和Zno表面的丙酮和预测o之间的carbonyl C原子之间的强烈双态粘结。我们的研究表明，通过H 2 O 2处理控制表面氧空位并在最佳温度下重新拨动是一种有效的方法，可以提高商业MOS材料的感应特性。关键字：气体传感器；丙酮;金属氧化物半导体（MOSS）； ZnO纳米颗粒（NPS）; H 2 O 2
氮空位颜色的依赖性集中于合成中的氮浓度
在6.5 GPa的压力下，用Fenico -C系统进行了具有不同氮浓度的钻石结晶。随着钻石中的氮浓度的增加，合成的钻石晶体的颜色从无色变为黄色，再到最终变为阿特罗维替氏菌（深绿色）。所获得的晶体的所有拉曼峰位于约1330 cm -1的位置，仅包含SP 3杂交钻石相。基于傅立叶变换红外结果，无色钻石的氮浓度<1 ppm，并且未检测到与氮杂质相对应的吸收峰。然而，Atrovirens钻石的C-中心氮浓度达到1030 ppm，A-中心氮的值约为180 ppm，在1282 cm-1处具有特征性吸收峰。此外，通过光致发光测量，NV 0和NV-光学色中心都不存在，氮杂质小于1 ppm。然而，在无色钻石中观察到位于695 nm和793.6 nm的NI相关中心。与普通NV中心相比，793.6 nm处的NE8颜色中心具有更大的应用潜力。nv 0和NV-光学色中心在钻石中共存，没有合成系统中没有任何添加剂。重要的是，仅NV -
研磨纳米金刚石中氮空位中心的长自旋相干时间
含有带负电的氮空位中心 (NV − ) 的纳米金刚石可用作生物材料中的局部传感器，并已被提议作为探测空间叠加的宏观极限和引力的量子性质的平台。这些应用的一个关键要求是获得含有 NV − 并具有长自旋相干时间的纳米金刚石。与蚀刻柱不同，使用研磨来制造纳米金刚石可以一次处理块状材料的整个 3D 体积，但到目前为止，NV − 自旋相干时间有限。在这里，我们使用通过 Si 3 N 4 球磨化学气相沉积生长的块状金刚石生产的天然同位素丰度纳米金刚石，平均单一替代氮浓度为 121 ppb。我们表明，这些纳米金刚石中 NV − 中心的电子自旋相干时间在室温下在动态解耦的情况下可以超过 400 µ s。扫描电子显微镜提供了含有 NV − 的特定纳米金刚石的图像，并测量了其自旋相干时间。
氧空位对异质外延β-Ga2O3薄膜日盲光电探测器的影响
本工作采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）技术分别在GaN模板和蓝宝石衬底上沉积β-Ga 2 O 3 薄膜，制备相应的β-Ga 2 O 3 薄膜金属-半导体-金属（MSM）光电探测器（PD）。比较这两种异质外延β-Ga 2 O 3 薄膜PD的性能，发现氧空位是造成差异的原因。GaN上β-Ga 2 O 3 PD的响应度随叉指间距的增加而增大，而蓝宝石上β-Ga 2 O 3 PD的行为则相反。提出了MSM结构的光电导模型，表明氧空位在上述观察中起着关键作用。同时，氧空位对光生空穴的捕获不仅增强了响应度，而且延迟了响应时间。该工作为异质外延β-Ga2O3薄膜PD的进一步优化奠定了基础。
用于初始化氮空位自旋寄存器的量子控制序列的优化
许多量子信息协议的实施需要对量子寄存器进行有效的初始化。在本文中，我们优化了一种粒子捕获协议，用于初始化与金刚石中单个氮空位 (NV) 中心相关的混合自旋寄存器。我们通过使用一系列微波、射频和光脉冲极化 NV 的电子和核自旋来初始化量子寄存器。我们使用速率方程模型来解释光脉冲作用下的粒子分布。将该模型与通过执行部分量子态层析成像获得的实验数据进行了比较。为了进一步增加自旋极化，我们提出了一种具有优化光脉冲的递归协议。我们还讨论了核和电子自旋泵送速率的相对值在实现最大自旋极化程度中的作用。
氮空位传感器的合成钻石及其适用性
钻石的使用不仅限于珠宝。它被称为从重工业到半导体和其他前沿行业的各种技术的基本材料。Sumitomo Electric Industries，Ltd。在1970年代开始研究合成单晶钻石（Sumicrystal），并成功地成为了世界上第一个大规模生产钻石（照片1）。sumicrystal具有高硬度和高热电导率。此外，与天然钻石相比，我们的技术可以将晶体缺陷和错位降低到极低的水平。由于这些出色的特性，Sumicrystal已用于广泛的应用中，例如研磨轮，梳妆台，绘画模具，切割工具（1），钻头，末端磨坊，抛弃插入物和散布器。此外，Sumitomo Electric在1995年成功开发了无色的高纯度钻石。它已被用作各种光学组件和耐压窗户的材料。近年来，钻石中的NV-中心一直是超高灵感传感器的关注焦点
电和机械纳米探测诱导钙钛矿薄膜结构相变至二维和三维氧空位模式
钙钛矿氧化物中的氧空位迁移和排序使得能够通过改变阳离子氧化态和晶格来操纵材料特性。在薄膜中，氧空位通常排列成等距平面。本文表明，如果机械纳米探针限制了空位产生的化学晶格膨胀，平面二维对称性就会被破坏。使用原位扫描透射电子显微镜，可以在局部机械应变下的电压脉冲过程中对外延 La 2/3 Sr 1/3 MnO 3– δ 薄膜中从钙钛矿结构到 3D 空位有序相的转变进行成像。这种前所未见的排序模式由扭曲的氧四面体、五面体和八面体的复杂网络组成，它们共同产生波纹原子结构，晶格常数在 3.5 到 4.6 Å 之间变化。巨大的晶格畸变对应变变化反应灵敏，为由电压驱动和应变控制的非挥发性纳米级物理特性控制提供了前景。
利用氮空位进行量子信息处理...
图 1：钻石面心立方结构内的 NV 缺陷。NV 中心由碳晶格（黑色）中空位（白色）旁边的氮取代基（蓝色）组成。量子化轴可以以相等的概率位于四个晶体取向之一。